RUGALMAS ANYAGOK: TÍPUSOK, JELLEMZŐK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

Az elasztikus anyagok azok az anyagok, amelyek képesek ellenállni a behatásoknak, a torzító vagy deformáló erőnek, majd ugyanazon erő eltávolításakor visszatérnek eredeti alakjába és méretébe.

A lineáris rugalmasságot széles körben használják a szerkezetek, például gerendák, lemezek és lemezek tervezésében és elemzésében. Az elasztikus anyagok nagy jelentőséggel bírnak a társadalom számára, mivel ezek közül sokat ruhák, gumiabroncsok, autóalkatrészek stb. Készítésére használnak.

Rugalmas anyagok tulajdonságai

Ha egy elasztikus anyag deformálódik egy külső erő által, akkor belső ellenállást tapasztal a deformációval szemben, és visszaállítja eredeti állapotába, ha a külső erőt már nem alkalmazzák.

Bizonyos mértékig a legtöbb szilárd anyag rugalmas viselkedést mutat, ám ebben az elasztikus visszanyerésen belül korlátozott az erő és az ahhoz kapcsolódó deformáció.

Egy anyag akkor tekinthető elasztikusnak, ha az eredeti hosszának 300% -áig nyújtható. Ezért létezik egy rugalmas határ, amely a szilárd anyag legnagyobb egységenkénti erőssége vagy feszültsége, amelyet állandó ellenállás esetén képes ellenállni.

Ezen anyagok esetében a hozampont megmutatja rugalmas viselkedésük végét és plasztikus viselkedésük kezdetét. Gyengébb anyagok esetén a hozampontjára eső stressz töréshez vezet.

A rugalmassági határ az alkalmazott szilárd anyag típusától függ. Például egy fémrúd rugalmasan meghosszabbítható eredeti hosszának 1% -áig.

Bizonyos gumiszerű anyagok töredékei azonban akár 1000% -kal is meghosszabbodhatnak. A legtöbb szándékos szilárd anyag rugalmassági tulajdonságai általában e két szélsőség közé esnek.

Érdekelheti az, hogy hogyan szintetizálják az elasztikus anyagokat?

Az elasztikus anyagok típusai

Cauchy típusú elasztikus anyagok modelljei

A fizikában a Cauchy elasztikus anyag az, amelyben az egyes pontok feszültségét / feszültségét csak az aktuális deformációs állapot határozza meg egy tetszőleges referencia-konfigurációhoz viszonyítva. Az ilyen típusú anyagot egyszerű elasztikus anyagnak is nevezik.

E meghatározás alapján az egyszerű elasztikus anyagban fellépő feszültség nem függ a deformáció útjától, a deformáció előzményeitől vagy az e deformáció eléréséhez szükséges időtől.

Ez a meghatározás azt is magában foglalja, hogy a konstitutív egyenletek térben lokálisak. Ez azt jelenti, hogy a stresszt csak a kérdéses ponthoz közeli szomszédságban lévő deformációk állapota befolyásolja.

Ez azt is jelenti, hogy egy test erő (például gravitáció) és a tehetetlenségi erők nem befolyásolhatják az anyag tulajdonságait.

Az egyszerű elasztikus anyagok matematikai absztrakciók, és egyetlen valós anyag sem felel meg tökéletesen ennek a meghatározásnak.

Számos gyakorlati érdeklődésű elasztikus anyag, például vas, műanyag, fa és beton, feltételezhető, hogy egyszerű elasztikus anyag a stressz elemzés céljából.

Noha az egyszerű elasztikus anyagok feszültsége csak a deformáció állapotától függ, a feszültség / feszültség által végzett munka függhet a deformáció útjától.

Ezért egy egyszerű elasztikus anyag nem konzervatív szerkezettel rendelkezik és a feszültséget nem lehet származtatni a méretezett rugalmas potenciálfüggvényből. Ebben az értelemben a konzervatív anyagokat hiperelasztikusnak nevezik.

Hypoelastic anyagok

Ezek a rugalmas anyagok azok, amelyek konstitutív egyenlettel bírnak, a független véges feszültségmérésektől függetlenül, a lineáris eset kivételével.

A hipoelasztikus anyagmodellek abban különböznek a hiperelasztikus anyagmodellektől vagy az egyszerű elasztikus anyagmodellektől, hogy - kivéve bizonyos körülményeket - nem vezethetők le a deformációs energia sűrűségének (FDED) függvényéből.

A hipoelasztikus anyag szigorúan meghatározható úgy, hogy azt konstitutív egyenlettel modellezzük, amely megfelel a két kritériumnak:

• A feszültség tenzor Ò t időpontban csak attól függ, hogy milyen sorrendben a szervezet elfoglalta a múlt konfigurációk, de nem az időszakban, amelyben az utóbbi konfigurációkat áthaladni.

Különleges esetben ez a kritérium egy egyszerű elasztikus anyagot tartalmaz, amelyben az áram feszültsége csak az aktuális konfigurációtól függ, nem pedig a korábbi konfigurációk történetétől.

• Van egy tenzor-függvény, amelynek G értéke olyan, hogy ō = G (ō, L), ahol ō az anyag feszültség-tenzorának tartománya, és L a térsebesség-gradiens tenzor.

Hiperlasztikus anyagok

Ezeket az anyagokat Green elasztikus anyagának is nevezik. Ezek egy olyan típusú konstitutív egyenlet, amely ideálisan rugalmas anyagokra vonatkozik, amelyek stresszviszonyát a törzs energia sűrűségfüggvényéből származtatják. Ezek az anyagok az egyszerű elasztikus anyagok különleges esete.

Sok anyag esetében a lineáris elasztikus modellek nem írják le helyesen az anyag megfigyelt viselkedését.

Az anyag ezen osztályának leggyakoribb példája a gumi, amelynek feszültség-feszültség viszonya nemlineáris, elasztikus, izotróp, érthetetlen és általában a feszültség arányától független.

A hiperlaszticitás lehetővé teszi az ilyen anyagok feszültség-feszültség viselkedésének modellezését.

Az üres és vulkanizált elasztomerek viselkedése gyakran megfelel a hiperelasztikus ideálnak. A feltöltött elasztomerek, polimer habok és biológiai szövetek szintén a hiperelasztikus idealizáció szem előtt tartásával készültek.

A hiperelasztikus anyagmodelleket rendszeresen használják az anyagok nagy feszültség-viselkedésének bemutatására.

Általában a teljes és az üres elasztomer és a mechanikai viselkedés modellezésére használják őket.

Példák elasztikus anyagokra

1- Természetes gumi

2-Spandex vagy lycra

3- butilgumi (PIB)

4- Fluor-elasztomer

5- elasztomerek

6- etilén-propilén gumi (EPR)

7- Resilin

8- sztirol-butadién gumi (SBR)

9- Klórpén

10- elasztin

11- Gumi epiklórhidrin

12- Nylon

Nejlon

13- Terpene

14 - izoprén gumi

15- Poilbutadién

16 - Nitril gumi

17 - Stretch vinil

18- Hőre lágyuló elasztomer

19- Szilikongumi

20- etilén-propilén-dién gumi (EPDM)

21- Etil-vinil-acetát (EVA vagy habos gumi)

22. Halogenizált butilgumi (CIIR, BIIR)

23- neoprén

Irodalom

1. Az elasztikus anyagok típusai. Helyreállítva a leaf.tv.-ből
2. Cauchy elasztikus anyag. Helyreállítva a wikipedia.org oldalról.
3. Példák elasztikus anyagokra (2017) Visszaállítva a quora.com webhelyről.
4. Hogyan válasszunk hiperlasztikus anyagot (2017), helyreállítva a simscale.com webhelyről
5. Hyperlestic anyag. Helyreállítva a wikipedia.org oldalról.